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塑料注射制品變形的因素歸納
2017-11-6 11:40:02
塑料注射制品變形的因素歸納
     根據塑料中樹脂的分子結構，塑料可分為兩大類：結晶型塑料和非結晶型(也叫無定型)塑料。結晶型塑料和非結晶型塑料的主要區別在于從熔融狀態到冷凝時，樹脂分子能否形成某種程度的規整排列。如果能形成某種程度的規整排列，稱其為結晶型，反之稱其為非結晶型所示。   　　 

結晶型塑料與非結晶型塑料不但力學性能有顯著差異，而且在從粘流態轉變到玻璃態時它們的收縮率相差很大，結晶型塑料的收縮率通常是非結晶型塑料收縮率的210倍。同時，對結晶型塑料來講，如果冷卻時各部分的冷卻速度不一致，也會造成制品內各部分的結晶度有差異，結晶度的差異就會在制品內產生內應力，從而引起制品的變形甚至開裂。因此，對結晶型塑料而言，模具的冷卻系統設   計是關系到制品變形程度的重要方面。  


原料中除了樹脂之外，通常還會加入某些填料以改善塑料的力學、電學、光學和熱學等性能，這些填料在注射成形時由于剪切流動會形成分子取向，用Moldflow軟件分析給出的纖維取向分布。取向會使制品在不同方向上的收縮率產生明顯差異。例如，對30玻纖增強的PA66，其收縮率在流動方向上為0.4，而在與流動方向垂直的方向上為1.1，不 同方向收縮率的差異使制品內部產生內應力。因此 ，對玻纖增強塑料制品來講，填料的非均勻取向往往是導致制品變形的主要原因。生產實踐中,為了改善或消除由此產生的制品變形，人們通常采用改變澆口位置和調整注射速度等措施。  

可看出影響注射制品變形有5大因素，分別為：成形原料、成形方法、制品設計、模具設計及注射成形工藝條件。   

成形原料  


成形原料對制品變形的影響主要是指原料中樹脂的分子結構及填料的種類等。  

成形方法  


目前，在傳統注射成形的基礎上已發展出了超高速注射成形、氣輔成形等多種成形方法。  


尤其是氣輔成形的應用已從最初的把手、扶手等形狀簡單的制品，逐步過渡到家電、音響、汽車、辦公用品和玩具等行業的復雜制品生產中，用氣輔成形生產的制品種類越來越多，形狀也越來越復雜。  


氣輔成形突破了傳統注射成形的技術限制，是對傳統注射成形技術的革新，它不但具有節省塑料原料、消除制品表面縮痕、縮短成形周期、簡化制品設計、降低模具成本等優點，同時還能降低注射壓力，因而減少模內壓力差異，從而降低內應力和制品變形。汽車配件保險杠采用傳統注射成形時薄板表面變形嚴重，且是不規則的S形。采用氣輔成形后制件整體不變形，薄板表面是一條圓滑的弧線。  


制品設計  


制品設計對變形的影響主要集中在制品壁厚、壁厚的均勻性、制品形狀和結構剛性等方面。  


制品壁厚對變形的影響通常因塑料的種類而異。對非結晶型塑料來講，壁厚太薄往往取向嚴重。  

因此，對此類塑料制品來講要想減少變形通常是在設計時適當增加壁厚，目的在于減少分子取向所產生的不利影響，同時適當增加壁厚也在某種程度上增加了制品的剛性，因而降低了制品的變形。  


而對結晶型塑料制品來講，設計時降低變形的措施往往是減少壁厚并改善壁厚的均勻性。減少壁厚的原因是結晶型塑料收縮率大，減少壁厚可減少制品體積收縮。 可看出用Moldflow軟件分析改善壁厚均勻性的原因是：若壁厚不均，薄壁和厚壁處結晶度有差異，不同部位結晶度的差異使得不同部位收縮有差異，從而產生內應力，引起制品的變形。  


模具設計  


合理的澆口位置不但可降低制品不同部位收縮的差異，且可降低不均勻取向所產生的不利影響。  


通常澆口開設在制品壁厚較厚的部位，這樣有利于塑料熔體流動和補料，避免相反情況下為給遠端壁厚處補料而使澆口端薄壁處產生過保壓的現象。  


流道及澆口尺寸的設計關系到制品注射結束后的保壓和塑料填充時受剪切的程度。如流道及澆口尺寸過小，制品可能保壓不足;尺寸過大，制品可能保壓過度。保壓不足和保壓過度都會引起制品變形   。  


冷卻系統布置及控制的關鍵是要使制品各處均勻冷卻，因此首先在管路布置時就應考慮使制品能達到均勻冷卻的效果。管路布置難以實現時可考慮動、定模采用不同的入水溫度，難以開設冷卻管路   的型芯可考慮采用高熱導率材料(如鈹銅)制成等措施。  


頂出系統設計時必須要保證制品不因推出而變形，因此應仔細分析和計算制品對模具的抱緊力和粘附力的大小，合理地選擇推出方式及推出位置。  


注射成形工藝條件  


模具溫度、熔體溫度、保壓時間和保壓壓力等成形條件與制品變形都有密切的關系。  


模具溫度直接影響冷卻速率，通常快速冷卻可減小制品收縮，但對結晶型塑料制品來講，應注意快速冷卻所造成的負面影響：制品的尺寸穩定性差，制品不同部位 收縮的差異大，翹曲變形大。因此 ，對結晶型塑料制品可適當提高模溫，這樣冷卻速率雖然慢一點，但可達到均勻冷卻的目的。  


熔體溫度、保壓時間和保壓壓力事關制品的保壓程度，前面已經述及保壓不足和保壓過度都會引起制品變形，因此，合理的工藝選擇應使保壓適當。  


另外，在成形工藝條件中注射時間與制品變形也有一定關系，原因是注射時間會影響取向程度，從而影響到制品變形。  


注射塑料制品的變形是成形原料、成形方法、制品設計、模具設計及注射成形工藝條件5種因素綜合作用的結果。  


解決或減少塑料制品的變形首先應確定所采用的 成形方法，針對不同成形方法的要求合理設計制品形狀及尺寸，在制品設計和成形方法已確定的情況下要處理好模具與成形工藝的關系，針對具體情況分析確定主要 因素并采取合理可行的措施，這樣解決制品變形問題才能做到藥到病除。

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